m連續(xù)剛構大橋上部結構計算書

1、- - * 大橋（100+180+100）m 連續(xù)剛構施工圖設計上部結構計算書計算者：復核者：* 公司二 o一二年十月- - 1.概述本計算為 * 大橋主橋上部結構縱向計算，上部結構為（100+180+100）m 連續(xù)剛構。按全預應力控制計算。 內容包含持久狀況承載能力極限狀態(tài)計算、持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算、持久狀況和短暫狀況構件應力計算、靜力抗風穩(wěn)定性計算。2計算依據、標準和規(guī)范2.1 主要技術標準1、公路等級：城市道路，左右線分修2、橋面寬度：單線16m 3、荷載等級：城市 -a 級，人群 3.0kn/m24、設計時速： 30km/h 5、設計洪水頻率： 1/300 6、設計水位： h

2、1/300307.56m 7、設計基本風速： v1024.3m/s 8、地震動峰值加速度： 0.05g（對應地震基本烈度vi 度）9、通航等級： -(2)級；通航船舶等級： 100t；2.2 計算依據、標準和規(guī)范1、 公路工程技術標準 (jtg b01-2003) 2、 公路橋涵設計通用規(guī)范(jtg d60-2004) 3、 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范(jtg d62-2004) 4、 公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范(jtg d63-2007) 5、 公路橋梁抗風設計規(guī)范(jtg/t d60-01-2004) 6、 梁橋手冊（下冊） 2011年 4 月第二版人民交通出版社2.3 計算

3、理論和計算方法構件縱向計算均按空間桿系理論，采用橋梁博士v3.2 進行計算。1) 將計算對象作為平面梁劃分單元作出構件離散圖（見附圖），全橋共劃分 152 個節(jié)點和 149 個單元；- - 2) 根據連續(xù)剛構的實際施工過程和施工方案劃分施工階段根據施工總體安排，共劃分77 個施工階段和 1 個使用階段。箱梁施工階段采用13 天為一施工周期其中張拉預應力時混凝土齡期為5 天。具體施工階段劃分為：階段 1：完成樁基、承臺、墩身施工；階段 2：綁扎 0#塊鋼筋，托架澆注0#塊混凝土；階段 3：張拉 0#塊預應力；階段 4：安裝掛籃；階段 5：綁扎 1#梁段鋼筋；階段 6：澆注 1#梁段混凝土；階段

4、7：張拉 1#梁段預應力；階段 8: 移動掛籃；階段 9：綁扎 2#梁段鋼筋；階段 10：澆注 2#梁段混凝土；階段 11：張拉 2#梁段預應力；階段 12階段 64：移動掛籃，綁扎鋼筋及澆注3#20#梁段混凝土，張拉3#20#梁段預應力；選擇合適時宜采用托架澆筑端頭現澆段；階段 65：施加頂推力；階段 66：綁扎中跨合龍段鋼筋及邊跨現澆段鋼筋；階段 67：澆筑中跨合龍段及邊跨現澆段混凝土；階段 68：張拉中跨合龍段預應力；階段 69：在中跨區(qū)域采用水箱或其它壓重措施進行壓重；階段 70：移動掛籃，綁扎鋼筋；階段 71：澆注 21#梁段混凝土；- - 階段 72：張拉 21#梁段預應力；階段

5、73：移動掛籃，綁扎鋼筋，施工邊跨合攏段臨時剛性連接；階段 74：澆注邊跨合攏段混凝土；階段 75：張拉邊跨合攏段鋼束；階段 76：拆除掛籃及中跨壓重；階段 77：施工防撞墻、橋面鋪裝等二期荷載和附屬設施，全橋施工完成。階段 78：成橋 10 年。3) 進行荷載組合，求得構件在施工階段和使用階段時的應力、內力和位移；4) 根據規(guī)范規(guī)定的各項容許指標，驗算構件是否滿足規(guī)范規(guī)定的各項要求。2.4 計算軟件名稱及版本主橋整體計算采用橋梁博士v3.2 進行計算，施工穩(wěn)定性計算及動力特性計算采用midas civil v7.8軟件。3. 計算模型及參數3.1 計算參數選取主要材料及設計參數根據設計文件及

6、規(guī)范取值，見表-1。主要材料及參數表 -1 材料項目參數備注c60 混凝土抗壓強度標準值ckf38.5mpa 抗拉強度標準值tkf2.85mpa 抗壓強度設計值cdf26.5mpa 抗拉強度設計值tdf1.96mpa 彈性模量ec36000mpa 混凝土特性參數計算材料容重26kn/m3線膨脹系數1.0e-5 橋梁所處地區(qū)相對濕度0.75 低松弛鋼絞線（s15.2）抗拉強度標準值pkf1860mpa 控制張拉應力0.75pkf、0.73pkf1395、1358mpa 彈性模量pe1.95e5mpa 松弛率0.3 鋼絞線錨具及波紋管鋼束管道摩阻系數0.17 鋼束管道偏差系數0.0015 - -

7、普通錨具單端變形及回縮值0.006m 低回縮錨具單端變形及回縮值0.001m 3.2 計算采用的基本資料1）箱梁按全預應力混凝土構件設計，該橋為城市重要橋梁，安全等級為i 級。2）收縮、徐變按照公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范(jtg d62-2004)公式計算。3）合龍溫度取 1521，根據當地氣象資料顯示，多年平均氣溫16.9，最低月平均氣溫 5.7，最高月平均氣溫29.3。計算時按均勻升降溫25控制。4）主梁梯度溫度按照公路橋涵設計通用規(guī)范（jtg d60-2004）表 4.3.10-3條取值，橋墩不計梯度溫度。本橋采用 10cm厚瀝青混凝土鋪裝，按規(guī)范參數取值。梯度升溫：按箱梁

8、上、下緣梯度溫度145.5 0考慮。梯度降溫：按箱梁上、下緣梯度溫度-7 -2.75 0考慮。5）根據公路橋涵設計通用規(guī)范 （jtg d60-2004）4.3.2：hzf5.1，沖擊系數取值為05.0。6）邊界條件及土側彈性剛度計算本橋建模時同時考慮樁基、 承臺、墩身及梁體，計算分析時考慮將墩與梁體固接，伸縮縫端采用雙點支撐以模擬實際支座受力；同時主墩樁基按實際尺寸及間距建模，考慮樁土效應，以準確模擬橋墩剛度。樁側土彈性剛度按根據公路橋涵地基及基礎規(guī)范jtjd63-2007附錄 p 計算。以下為 10 號主墩土彈性剛度計算過程：樁計算寬度1b) 1(1dkkbf式中： d樁徑；k各樁柱間相互影

9、響系數；fk 樁形狀換算系數，對于圓形樁。9 . 0fkk的計算步驟如下：a、樁柱計算埋入深度h1；號墩為樁基入土深度，)20l11l(l5 .105. 33) 15 .2(31mmhb、與作用力平行的一排樁樁數n 有關的系數2b ，當 n=3 時，5. 02b；當 n=4 時，- - 45.02b。c、k的計算。橫向樁間凈距,0.12206.06 .017 .211mhlml；故：714.05 .107. 26. 05. 015.06. 011122hlbbk由此得：mb25.2)15 .2(714. 09 .01縱向樁間凈距,0.12206.06 .017 .211mhlml；故：686.

10、05.107.26. 045.0145.06. 011122hlbbk由此得：mb16.2)15 .2(686. 09 .01各結點處的集中彈簧支撐剛度k 為：iiiicssbk21式中：21iiss表示結點相鄰兩單元的長度和之一半；iimhc表示地基土對樁柱側面的地基系數，其中土層 m 值參照公路橋涵地基及基礎規(guī)范 jtjd63-2007附錄 p 表 p.0.2-1取值；hi 為各樁基節(jié)點位置入土深度。11 號主墩樁基計算寬度參照上述公式計算，不再贅述。3.3 荷載取值及荷載組合1)荷載取值一期恒載為梁部自重 (包括隔板及齒板重 )。混凝土容重取26kn/m3，箱梁按實際斷面計取重量。二期恒

11、載包括10cm厚瀝青鋪裝一道防撞墻+單邊人行道，見表 -2。箱梁二期恒載表 -2 橋梁寬度16米防撞墻二期恒載 (kn/m) 18=8.0 人行道20 瀝青混凝土橋面鋪裝二期恒載(kn/m) 130.12431.2 合計（ kn/m）59.2 取 60 汽車荷載- - (1)汽車豎向荷載采用公路i 級荷載，汽車豎向荷載的橫向分布系數見表-3（未計入沖擊系數）?；钶d橫向分布系數表 -3 橋寬（米）橫向布置車列數橫向折減系數汽車偏載系數汽車橫向分布系數16 3 0.78 1.25 2.925 (2)汽車縱向制動力荷載根據公路橋涵設計通用規(guī)范（jtg d60-2004）4.3.6-1 計算,一個車道

12、上由汽車荷載產生的制動力標準值按本規(guī)范第4.3.1條規(guī)定的車道荷載標準值在加載長度上計算的總重力的10%計算，但公路 i 級汽車荷載的制動力標準值不得小于 165kn。計算得單車道制動力為435kn，3 車道折減系數為 0.78?；A變位：隔墩支座沉降1.0cm, 不考慮橫橋向基礎不均勻沉降。掛籃重量： 取 0.45倍最大節(jié)段重， 即 1250kn(包括施工機具和施工人員 ) ,按集中荷載加載于梁端前沿50cm處。人行活載：人行道寬2.5m，取 3.5kn/m2。最大懸臂狀態(tài)的施工荷載：本橋主橋上部箱梁采用懸臂澆筑法施工，最大懸臂施工長度為89m ，計算時，從最不利受力圖式出發(fā)， 對最大懸臂狀

13、態(tài)的施工荷載作如下考慮（不考慮掛籃墜落， 施工單位應采取壓重和后錨等多種措施來確保掛籃不會墜落）。(1) 箱梁自重不均勻假設梁體自重不均勻，一側取1.04 梁重，另一側取 0.96 梁重。(2) 動力系數不均勻掛籃及其它施工機具的自重差，一端采用1.2 ，另一端采用 0.8 。同時考慮最不利情況，單側掛籃脫落。(3) 梁段施工不同步最后一懸臂澆筑梁段不同步施工，一端空載，一端施工。(4) 材料、機具堆放不均勻施工單位要求在梁體上堆放一些工具材料，計算時，取一懸臂作用有8.5kn/m均布荷載，并在其端頭有200kn集中力，另一懸臂空載。(5) 掛籃脫落施工單位必須保證掛蘭不會墜落。- - (6)

14、 風荷載從保守的風載組合出發(fā)。施工階段按百年一遇風速計算，smv/3 .2410。橫橋向及順橋向風荷載按公路橋涵設計通用規(guī)范（jtg d60-2004）計算，主梁豎向風荷載按公路橋梁抗風設計規(guī)范（jtg/t d60-01-2004）計算。- - 風荷載模式風荷載組合方式取以下2 種：()作用(1)（4） ；()作用(2)+(3)+(4)（上部風力不對稱，）a.橫向風荷載計算 (由最高的 11號橋墩控制，橋面高h=87+11=98m) 橫向風荷載假定水平垂直作用于橋梁各部分迎風面積的形心上,其標準值按下式計算：whdwhawkkkf310zdddevkkvgvw0001.010522012017

15、.02/式中：whf橫橋向風荷載標準值 (kn)；dw 設計基準風壓 (kn/m2)；wha橫向迎風面積 (m2)；10v橋梁所在地區(qū)的設計基本風速(m/s), smv/3.2410（四川巴中百年一遇）；dv 高度 z 處的設計基準風速 (m/s)；z距地面或水面的高度 (m)；空氣重力密度 (kn/m3)， ；0k 設計風速重現期換算系數， ；3k 地形、地理條件系數， ；5k 陣風風速系數，；2k 考慮地面粗糙度類別和梯度風的風速高度變化修正系數；1k 風載阻力系數，；g重力加速度，2/81.9smg。橋墩上的順橋向風荷載標準值可按橫橋向風壓的70%乘以橋墩迎風面積計算。b.豎向風荷載計算

16、作用在主梁單位長度上的靜力風荷載1q （n/m）按下式計算：2312dvqv c b；1052vkkvd式中：空氣密度（3/ mkg） ，取為 1.25；z構件基準高度，取為92m；- - dv 設計基準風速（ m/s） ，計算得 52.9m/s；vc 主梁豎向力（升力）系數，取為0.4；b主梁的寬度（ m） ，取為 16m；2k 考慮地面粗糙度類別和梯度風的風速高度變化修正系數，取為1.27；5k 陣風風速系數，取為1.7；10v橋梁所在地區(qū)的設計基本風速(m/s),查得值為 24.3m/s。計算得：q3=1/21.2552.920.41611.2kn/m 施工階段風荷載集度如下表所示：施工

17、階段風荷載集度風載模式主梁風載集度(kn/m2) 橋墩風載集度(kn/m2) 墩底墩頂豎向風載0.7 - - 橫橋向風載2.522.98 1.09 2.36 順橋向風載- 0.76 1.65 運營階段風荷載：成橋運營階段，風荷載計算方式與施工階段大致相同，僅幾個參數取值不同：（1）0k 設計風速重現期換算系數，施工階段75. 00k；運營階段取01.0;k（2）1k 風載阻力系數計算時，施工階段梁高取實際箱梁高，運營階段應再加上防撞墻高度 1.1m；（3）施工階段考慮豎向風壓，運營階段可不考慮。運營階段風荷載集度如下表所示。運營階段風荷載集度風載模式主梁風載集度(kn/m2) 橋墩風載集度(k

18、n/m2) 墩底墩頂橫橋向風載3.373.98 1.45 3.14 順橋向風載- 1.02 2.2 8、船舶撞擊力按公路橋涵設計通用規(guī)范jtgd60-2004 計算：按規(guī)范規(guī)定 , 通航等級：-(2)級； 通航船舶等級：100t； 撞擊力取為：橫橋向:250kn;順橋向 :200kn。4 計算結果- - 4.1 主梁計算結果 持久狀況極限狀態(tài)承載能力計算 持久狀況極限狀態(tài)抗彎承載能力驗算根據公橋規(guī)第5.1.5條的規(guī)定，橋梁構件的承載能力極限狀態(tài)計算應滿足：0mdr運營階段承載能力最小彎矩圖運營階段承載能力最大彎矩圖由上圖可知，跨中最大組合彎矩為187750kn.m ， 跨中抗彎極限強度為261

19、954kn.m（未計入普通鋼筋作用） ，控制截面為中跨跨中；支點最大負彎矩為-3141326kn.m，支點處抗彎極限強度為 -4003768kn.m。主橋箱梁抗彎承載能力驗算滿足規(guī)范要求。持久狀況極限狀態(tài)抗剪承載能力驗算根據公橋規(guī)第5.2.7條的規(guī)定，橋梁構件的斜截面抗剪承載力應滿足：0dcssbpbvvvv公橋規(guī)第 5.2.9條的規(guī)定，抗剪截面應滿足：300,0.51dcu kvfbh最大承載能力剪力圖- - 最小承載能力剪力圖構造抗剪計算表截面號計算剪力q h 腹板厚度vdvcd-m*tga/h0 構造抗剪富余量構造抗剪/q(%) 1 79400 10.80 85 40536 68232

20、68.3% 85.9% 2 76200 10.30 85 38744 65088 68.0% 85.4% 3 71400 9.82 85 36888 62024 68.1% 86.9% 4 66900 9.35 85 35198 59087 67.9% 88.3% 5 62500 8.89 85 33566 56195 67.4% 89.9% 6 58300 8.45 85 32047 53434 66.7% 91.7% 7 54300 7.96 85 30561 50359 64.8% 92.7% 8 49800 7.50 75 28707 41820 45.7% 84.0% 9 45700

21、 7.05 75 27220 39305 44.4% 86.0% 10 42000 6.63 75 26100 36953 41.6% 88.0% 11 38400 6.23 75 24869 34702 39.5% 90.4% 12 34900 5.85 75 23653 32639 38.0% 93.5% 13 31600 5.46 65 22432 26342 17.4% 83.4% 14 28000 5.10 65 20979 24614 17.3% 87.9% 15 24600 4.77 65 19454 23003 18.2% 93.5% 16 21400 4.48 65 1787

22、5 21511 20.3% 100.5% 17 18400 4.23 65 16225 20228 24.7% 109.9% 18 15600 4.02 55 15600 16230 4.0% 104.0% 19 12800 3.87 55 12800 15579 21.7% 121.7% 承載能力抗剪計算表- - - - - - - - - - 備注： x 為到起點的距離。計算結論： 計算中，大跨剛構的構造抗剪為控制因素，如果按規(guī)范不考慮剪力修正計算，構造抗剪通常不能得到滿足，本橋控制因素為未修正前按85控制，考慮修正后滿足。由上圖及上表可知， 主橋箱梁抗剪承載能力及構造抗剪均滿足規(guī)范要求。 持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算 正截面抗裂驗算作用（或荷載）長期效應組合正截面混凝土拉應力驗算根據公橋規(guī)強制性條款6.3 條規(guī)定， a類預應力混凝土受彎構件：在作用長期效應組合下，st pc0 運營階段上下緣長期效應最小正應力圖由長圖可知，截面上下緣均未出現拉應力，滿足規(guī)范要求 。作用（或荷載）短期效應組合正截面混凝土拉應力驗算根據公橋規(guī)強制性條款6.3 條規(guī)定，全預應力混凝土構件，在作用（或荷載）短期效應組合下分段澆筑或砂